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1實時監測系統工作過程

1．1電源的選擇本實時監測系統采用555定時器和CMOS器件。CMOS型555時基電路的電源適應范圍為2～18V，最大工作電流為200mA，由于播種機作業時需要來回走動，只有選擇能夠拖拉機攜帶的電源。本實時監測系統耗電量較小，所以選擇12V直流電瓶作為供電電源。播種機工作時，直流電瓶供電可能出現不穩定的情況，可能損壞監測系統，在12V直流電瓶和監測系統之間連接降壓器和穩壓器，將電瓶輸出的12V直流電變為5V穩定的直流電，為監測系統提供電源。

1．2排種器工作監測過程氣吸式播種器工作時由高速風機產生負壓，傳給排種器的真空室。排種盤的一側為真空室，另一側為種子室，種子室的壓力為大氣壓，排種盤上均勻分布有吸種孔。由于壓力差的作用，當排種盤旋轉時，種子被吸附在吸種孔上，隨排種盤轉動;被吸附的種子隨排種盤一起轉動到下端時，轉出真空室，種子承受的負壓消失，種子靠自重或在刮種器作用下落在排種管內，沿排種管落至種溝。種子下落至排種管下端時會經過光電傳感器，光電傳感器實時將排種情況反饋到監測系統。

1．3傳感器工作過程本實時監測系統采用光電傳感器采集數據。傳感器安裝在排種管下端靠近地面處，用來監測播種機工作時排種管內有沒有種子下落。當有種子在排種管內下落時，傳感器接收信號輸出一次方波;但是輸出的信號往往與噪聲混合在一起，首先需對這樣的微弱信號進行預處理，濾除掉大部分噪聲，并將微弱信號放大，達到后續處理器所要求的電壓幅度。這樣，就需要通過前置放大電路、濾波電路和主放大電路來輸出幅度合適、并已濾除掉大部分噪聲的待檢測信號。其光電檢測模塊的組成框圖如圖3所示。本光電檢測系統設計的完整電路如圖4所示。

1．4CMOS型555時基電路的工作原理CMOS型555時基電路具有輸入阻抗高、功耗極小、電源適應范圍寬等優點，特別適用于低功耗、長延時等場合。CMOS型555等效功能方框圖如圖5所示。當上比較器A1的同相輸入端R的電位高于反相輸入端電位2/3Vcc時，A1輸出為高電平，RS觸發器翻轉，輸出端V0為邏輯“0”電平。即當VTH＞2/3Vcc時，V0為“0”電平，處于復位狀態;而當置位觸發端S的電位Vs≤1/3Vcc時，A2輸出為“1”，RS觸發器置位，輸出端V0為“1”電平。圖5所示的功能框圖相當于一個置位－復位觸發器。

1．5監測系統工作過程本實時監測系統由傳感器、轉換線路、信號顯示器和報警器構成。傳感器使用可見光光電傳感器。將光電傳感器設置在導種管上，當種子通過傳感器的種子通道時，遮斷光源，使光電管發出信號，表示有種子通過。當某一播行發生故障無種子通過時，駕駛室的儀表盤上即顯示出該播行的數碼，并發出報警聲響。轉換線路將傳感器采集到的信號預處理、A/D轉換后進行信號放大，放大后的信號輸入到數字信號處理儀，數字信號處理儀對信號分析、處理后通過顯示器使駕駛員掌握播種機工作情況。如果播種機工作異常，報警器將會發出連續聲響的警報。本監測系統的完整工作過程如圖6所示。

2監測系統工作中需要注意的問題

2．1光電傳感器保持清潔播種機播種作業時需要在田間進行，灰塵較大，而光電傳感器對灰塵較為敏感。為了使監測系統正常工作，需要保持光電傳感器的清潔，要及時擦拭、清洗感應器。

2．2顯示器和報警器安裝位置監控顯示器要安裝在駕駛室內駕駛員易于觀察和操縱的部位，且要使顯示器固定在拖拉機上。報警器要安裝在駕駛員能夠清晰聽見的位置，并要固定在拖拉機上。

2．3報警后及時停止作業當有一行或數行播種裝置發生故障停止播種時，報警器發出連續警報聲;同時，不正常的播行就顯示在顯示器上，此時駕駛員要及時停止作業，檢查該行播種器故障。

3田間試驗

本監測系組裝如圖7所示。工作時，光電傳感器采集到的信號輸入555定時器和CMOS器件進行數據分析和數據處理。如果播種時有漏播，屏幕將顯示出現故障的播種器，且報警燈閃爍，報警器發出警報。駕駛員能夠時時掌握播種工作是否正常。應用本監測系統對2BM－5型氣吸式免耕播種機田間試驗測試如圖8所示。測試過程中，控制排種器的排種，連續漏播種子多于3粒能夠100%報警，連續漏播種子多于2粒能夠97%報警，能夠滿足2BM－5型氣吸式免耕播種機對排種器的監測要求。

4結論

采用光電傳感器、555定時器和CMOS器件，為內蒙古農業大學研制的2BM－5型氣吸式精量免耕播種機設計了實時監測系統，主要監測排種管內種子的下落情況。當排種器出現漏播或排種管堵塞時，報警器發出警報，顯示器會顯示哪一行出現了故障，使駕駛員能夠時時掌握每個播種器的工作情況。通過對本免耕播種機排種器監測系統的田間試驗測試，安裝本監測系統后，連續漏播種子多于3粒能夠100%報警，連續漏播種子多于2粒能夠97%報警。該系統減少了2BM－5型氣吸式精量免耕播種機因為排種器故障和排種管堵塞產生的漏播，提高了的播種質量;還可以提高生產率，降低耕作成本。

作者：劉建英劉飛張鵬舉單位：內蒙古機電職業技術學院內蒙古農業大學機電工程學院內蒙古師范大學計算機與信息工程學院